DE102005018740A1 - Schutzschicht zur Vermeidung von Fingerabdrücken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrophobe, fluorfreie Schutzschicht für Metalloberflächen zur Vermeidung von Fingerabdrücken. Die Schutzschicht besteht aus Hydrolyse- und Kondensationsprodukten von: DOLLAR A a) 50 bis 65 Gew.-% Tetraalkoxyverbindungen von Silizium, Titan, Zirkonium, DOLLAR A b) 20 bis 30 Gew.-% Methyltrialkoxysilan, DOLLAR A c) 10 bis 20 Gew.-% Epoxysilan, DOLLAR A d) 3 bis 10 Gew.-% Alkyltrialkoxysilan mit C12- bis C18-Alkyl, DOLLAR A e) 2 bis 5 Gew.-% Polyalkylenoxidtrialkoxysilan. DOLLAR A Sie unterdrückt wirkungsvoll die Fingerprintempfindlichkeit von dekorativen Metalloberflächen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine hydrophobe, fluorfreie Schutzschicht für Metalle zur Vermeidung von Fingerabdrücken.
• Dekorative Metalloberflächen aus Edelstahl, Chrom, Nickel, Kupfer oder Messing finden sowohl in der Technik wie auch im Haushalt vielseitige Anwendungen. Sie zeichnen sich durch eine gute Korrosionsbeständigkeit und geringen Reinigungsaufwand aus. Beispiele dafür sind Edelstahl- und verchromte Armaturen im Sanitärbereich, Edelstahlspülen, Herdblenden und Dunstabzugshauben im Küchenbereich. Weiter Anwendungen sind Metallschränke, Treppenhandläufe, Türklinken, Tastaturen, Zierbleche und Türklinken im Automobilbau. Ein Nachteil solcher Oberflächen ist ihre Empfindlichkeit gegen Fingerabdrücke, die häufig sogar Oxydationsspuren hinterlassen. Das Aufbringen eines konventionellen Klarlackes vermindert diese Empfindlichkeit, beeinträchtigt aber die gewünschte Optik der Metalloberflächen beträchtlich.
• Eine Verbesserung der Fingerabdruckempfindlichkeit (Antifingerprint) wird durch Beschichtungen mit fluorhaltigen Metalloxid-Solen erzielt, wie sie in Adv. Eng. Mater.2000(9), 571 und New J. Chem 1994,18,1117 beschrieben werden. Diese Beschichtungen sind Dünnschichtbeschichtungen, die Antihafteigenschaften zeigen, ohne das der optische Eindruck der Oberflächen wesentlich beeinträchtigt wird. Solche Schichten mit einer Schichtdicke kleiner als 1 μm ermöglichen auch eine leichte Reinigung der Oberflächen.
• Zusammensetzungen für solche fluorhaltigen Metalloxid-Nanopartikel, die meist durch Sol/Gel-Technologie hergestellt werden, sind in den Patentschriften DE 195 44 763 , 197 14 949, 199 52 323, 199 57 324, 199 57325 und 100 04 132 beschrieben.
• In DE 101 59 288 wird zur Verbesserung der Antifingerprinteigenschaften eine Schicht aus epoxidfunktionellen Silica-Solen vorgeschlagen, in der feine Teflonteilchen durch Dispergierung eingelagert sind.
• Alle diese bekannten Verfahren unterdrücken die Antifingerprintempfindlichkeit nicht ausreichend. Eine weiterer Mangel solcher fluorhaltigen Beschichtungen ist, daß bei Einwirkung hoher Temperaturen oder beim Recycling dieser giftige Fluorkohlenwasserstoffe freigesetzt werden können.
• Ziel und Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb eine fluorfreie Schutzschicht für dekorative Metalloberflächen, die gut haftet, die gewünschte Optik nicht beeinträchtigt und wirkungsvoll die Antifingerprintempfindlichkeit vermindert. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Beschichtung auf der Basis von Metalloxid-Solen, die durch Hydrolyse und Polykondensation von
• a) 50 bis 65 Gew.-% Tetraalkoxyverbindungen von Silizium, Titan, Zirkonium
• b) 20 bis 30 Gew.-% Methyltrialkoxysilan
• c) 10 bis 20 Gew.-% Epoxysilan
• d) 3 bis 10 Gew.-% Alkyltrialkoxysilan mit C12 bis C18-Alkyl
• e) 2 bis 5 Gew.-% Polyalkylenoxidtrialkoxysilan
erhalten werden, gelöst.
• Die Synthese der Metalloxid-Sole erfolgt in bekannter Weise durch Sol/Gel-Technologie in Gegenwart von mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln und Katalysatoren. Als Lösungsmittel eignen sich Alkohole wie Methanol, Ethanol, iso-Propanol, n-Propanol oder n-Butanol, Ketone wie Aceton oder Methylethylketon, Etheralkohole wie Methoxypropanol, Ethylenglykolmonomethylether oder Ethylenglykolmonobutylether sowie Gemische aus diesen.
• Die Hydrolyse und Polykondensation zu den Metalloxid-Solen erfolgt unter Rührung im Temperaturbereich von vorzugsweise 25 bis 50°C.
• Als Katalysatoren eignen sich insbesondere Mineralsäuren wie Salzsäure, Salpetersäure, Essigsäure oder Trifluoressigsäure in verdünnter Form.
• Tetraalkoxyverbindungen entsprechend der Komponente a) sind beispielsweise:
  Tetraethoxysilan
  Titantetra-n-butoxid
  Tetrakis-ethylhexyl-titanat
  Zirkoniumtetra-n-butoxid
• Als Methyltrialkoxysilan entsprechend Komponente b) findet vorzugsweise Methyltriethoxysilan Anwendung.
• Epoxysilane entsprechend der Komponente c) sind beispielsweise:
  3-Glycidoxypropyl-trimethoxysilan
  3-Glycidoxypropyl-triethoxysilan
  3-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan
  2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan
• Alkyltrialkoxysilane entsprechend der Komponente d) sind beispielsweise:
  Lauryltrimethoxysilan
  Hexadecyltrimethoxysilan
  Octadecyltrimethoxysilan
• Als Polyalkylenoxidtrialkoxysilan wird vorzugsweise das Produkt Silquest A-1230 der Firma Crompton Corperation eingesetzt.
• Der Auftrag der Beschichtungslösungen kann nach bekannten Techniken, wie beispielsweise Tauchen, Fluten, Sprühen oder Rakeln erfolgen. Nach Belüftung der Schichten bei Raumtemperatur erfolgt eine thermische Vernetzung, vorzugsweise 30 bis 60 min bei 110 bis 150°C.
• Die erfindungsgemäße Schutzschicht eignet sich zur Beschichtung von dekorativen Metalloberflächen aus Edelstahl, Chrom, Nickel Kupfer oder Messing. Sie ist transparent, haftet gut auf metallischen Substraten und unterdrückt sehr wirkungsvoll die Entstehung von Fingerabdrücken.
• Beispiel 1
• Herstellung Metalloxid-Sol A
• In einem temperierbaren Rührgefäß werden bei Raumtemperatur 800 ml Methoxypropanol vorgelegt. Danach erfolgt unter Rührung bei Raumtemperatur die Zugabe von

  100 ml	Tetraethoxysilan
  50 ml	Methyltriethoxysilan
  25 ml	3-Glycidyloxypropyl-trimethoxysilan
  20 ml	Hexadecyltrimethoxysilan
  7,5 ml	Silquest A 1230
  100 ml	Trifluoressigsäure (0,1 n)

• Die Rührung wird bei Raumtemperatur 72 h fortgesetzt. Es wird ein farbloses und lagerstabiles Sol erhalten.
• Beispiel 2
• Herstellung Metalloxid-Sol B
• Die Verfahrensweise des Beispiels 1 wird beibehalten mit folgender Zusammensetzung:

  300 ml	iso-Propanol
  300 ml	n-Butanol
  100 ml	Tetraethoxysilan
  25 ml	Methyltriethoxysilan
  25 ml	3-Glycidoxypropyl-trimethoxysilan
  8 ml	Octadecyltrimethoxysilan
  4,2 ml	Silquest A 1230
  75 ml	Trifluoressigsäure (0,1 n)

• Es wird ein farbloses und lagerstabiles Sol erhalten.
• Beispiel 3
• Herstellung Metalloxid-Sol C
• Die Verfahrensweise des Beispiel 1 wird beibehalten mit folgender Zusammensetzung:

  550 ml	Methoxypropanol
  50 ml	Acetylaceton
  80 ml	Tetraethoxysilan
  20 ml	Titantetraisopropylat
  25 ml	Methyltriethoxysilan
  25 ml	2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan
  18,5 ml	Dodecyltriethoxysilan
  7,5 ml	Silquest A 1230
  75 ml	Trifluoressigsäure

• Es wird ein gelbes lagerstabiles Sol erhalten.
• Beispiel 4
• Vergleichsbeispiel Metalloxid-Sol D
• Die Verfahrensweise des Beispiels 1 wird beibehalten mit folgender Zusammensetzung:

  1600 ml	Aceton
  300 ml	Tetraethoxysilan
  100 ml	3-Glycidoxypropyl-trimethoxysilan
  4 ml	Fluorsilan F 8261 (Degussa AG)
  200 ml	Salzsäure (0,1 n)

• Es wird ein farbloses und lagerstabiles Sol erhalten.
• Beispiel 5
• Beschichtung von Edelstahl
• Mittels Tauchlackierung wird auf Edelstahl mit den Solen A bis D eine ca. 0,8 μm dicke Schicht aufgebracht. Nach 30 min Lufttrocknung werden die Schichten 30 min bei 130°C gehärtet. Die Benetzbarkeit der Schichten wird durch Bestimmung des Randwinkels (Wasser) charakterisiert. Desweiteren wird durch Gitterschnitt die Haftung sowie die Fingerprintempfindlichkeit geprüft. Es werden folgende Ergebnisse erhalten:

  
• Beispiel 6
• Beschichtung von verchromten Blechen
• Mittels Sprühlackierung wird auf verchromten Blechen mit den Solen A bis D eine ca. 1,8 μm starke Schicht aufgebracht. Nach 30 min Lufttrocknung werden die Schichten 30 min bei 130°C gehärtet. Die Charakterisierung der Schichten erfolgt analog des Beispiels 5. Folgende Ergebnisse werden erhalten:

  

Claims (4)

1. Schutzschicht zur Vermeidung von Fingerabdrücken, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung Metalloxid-Sole aus Hydrolyse- und Kondensationsprodukte von a) 50 bis 65 Gew.-% Tetraalkoxyverbindungen von Silizium, Titan, Zirkonium b) 20 bis 30 Gew.-% Methyltrialkoxysilan c) 10 bis 20 Gew.-% Epoxysilan d) 3 bis 10 Gew.-% Alkyltrialkoxysilan mit C12 bis 18-Alkyl e) 2 bis 5 Gew.-% Polyalkylenoxidtrialkoxysilan enthält.
2. Schutzschicht zur Vermeidung von Fingerabdrücken gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung 3 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 7,5% Hydrolyse- und Kondensationsprodukte von Hexadecyltrimethoxysilan enthält.
3. Schutzschicht zur Vermeidung von Fingerabdrücken gemäß Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung 2 bis 5 Gew.-% Hydrolyse- und Kondensationsprodukte von Polyethylenoxidtrimethoxysilan enthält.
4. Schutzschicht zur Vermeidung von Fingerabdrücken gemäß Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht auf Edelstahl, Chrom, Messing , Kupfer, Bronze, Nickel oder Aluminium aufgebracht ist.